【正文】 ： 85 6 35 685 6 100%=% （ 5）硫平衡 收入： 原料中硫 kg 支出： 吹風(fēng)氣中硫 = kg 水煤氣中硫 = kg 帶出物中硫 kg 灰渣中硫 kg 共計(jì) kg 誤差： 100%=% （ 6）總過程元素平衡表（單位： kg） 項(xiàng) 目 C H O N S A 共計(jì) 收入 （含水汽） 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 17 共 計(jì) 支 出 4 共 計(jì) 誤 差 0 水煤氣制造過程的熱量平衡 收入：原料發(fā)熱量 Q1=2585300 kJ 原料物理熱 Q2=2100 kJ 干空氣熱焓 Q3=20=5159 kJ 空氣中水汽熱焓 Q4=15368 =6491 kJ 蒸汽熱焓 Q5=582554 =79316 kJ 共計(jì) 2923882 kJ 支出：水煤氣熱值 Q6=2908785 =1621939 kJ 水煤氣物理熱 Q7=142246 =79316 kJ 吹風(fēng)氣熱值 Q8=827345 =349470kJ 吹風(fēng)氣物理熱 Q9=442282=186820 kJ 吹風(fēng)氣中水汽熱焓 Q10=24270 =10252 kJ 水煤氣中水汽熱焓 Q11=313975 =175072 kJ 帶出物的化學(xué)熱 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 18 Q12=122424 kJ 帶出物的物理熱 Q13=2772 kJ 灰渣化學(xué)熱 Q14=135636 kJ 灰渣物理熱 Q15=3567 kJ 熱損失（按差額計(jì)） Q16=233614 kJ 共計(jì) 2923882 kJ 總過程的熱平衡表 項(xiàng) 目 熱量， kJ 比例， % 收 入 Q1 2585300 Q2 2100 Q3 5159 Q4 6491 Q5 324832 共 計(jì) 2923882 支 出 Q6 1621939 Q7 79316 Q8 349470 Q9 186820 Q10 10252 Q11 175072 Q12 122424 4..19 Q13 2772 Q14 135636 Q15 3567 Q16 236614 共 計(jì) 2923882 3. 主要設(shè)備的計(jì)算與選型 水煤氣發(fā)生爐 水煤氣發(fā)生爐的選型及臺數(shù)確定 水煤氣發(fā)生爐的選型原則是應(yīng)在滿足生產(chǎn)條件的前提下，盡可能的使臺數(shù)減少，如此能減少固定投資費(fèi)用 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 19 以無煙煤為氣化原料 ,可選 WG 型氣化爐 ,采用干式排渣方式。 （ 1）循環(huán)時(shí)間的確定 選用 φ3000mm水煤氣爐，每小時(shí)產(chǎn)水煤 氣 7400Nm3/h。 又每臺爐子生產(chǎn)時(shí)最大風(fēng)量為 41871Nm3/h，管道損失取 5%， 則所需風(fēng)量是 %5141871? =44705 Nm3/h 由風(fēng)量 44705Nm3/h，可選 919D 型 序號為 4 的鼓風(fēng)機(jī)，其參數(shù)如下： 機(jī)號： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 21 傳動方式： D 轉(zhuǎn)數(shù)： 1450 r/min 序號： 4 內(nèi)效率： % 內(nèi)功率： kW 所需功率： kW 電動機(jī)型號： S1284 電動機(jī)功率： 315 kW （ 2）空氣鼓風(fēng)機(jī)臺數(shù)的確定 由于水煤氣間歇產(chǎn)生，故煤氣爐不需連續(xù)鼓風(fēng)，因此只要將吹風(fēng)機(jī)階段錯(cuò)開，一臺風(fēng)機(jī)可滿足多臺水煤氣爐的生產(chǎn)。 夾套鍋爐的計(jì)算 夾套鍋爐的作用 夾套鍋爐的作用是冷卻爐壁，保護(hù)爐壁，并副產(chǎn)蒸汽，經(jīng)過熱除塵器過熱后被送入煤氣爐發(fā)生反應(yīng)。 （ 1）熱量平衡 進(jìn)項(xiàng)：回收廢熱量 180971=90486 kJ 軟水焓 30x kJ 合計(jì) （ 90486+） kJ 出項(xiàng)：蒸汽焓 2724y kJ 式中 2724— (絕 )飽和蒸汽焓， kJ/kg。在吹風(fēng)階段中，過熱除塵器沒有飽和蒸汽通過，故吹風(fēng)氣顯熱沒有在此處進(jìn)行交換，而在廢熱鍋爐中交換，產(chǎn)生蒸汽（ ）。 按上行煤氣計(jì)算生產(chǎn)能力 已知條件 （ 1）上行煤氣流量： 12571 Nm3/h （ 2）上吹蒸汽流量： 7982 kg/h （ 3）每標(biāo)準(zhǔn)立方米 干上行煤氣中 水汽含量： （ 4）濕上行煤氣成分及流量 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O 共計(jì) Nm3/h kmol/h % 100 濕水煤氣的平均分子量 M=（ 2+28+44+16+34+32+18） 101 = kg/ mol （ 5）濕上行煤氣進(jìn)口溫度 495oC（扣除 5oC 損失） （ 6）濕上行煤氣出口溫度 350oC（假設(shè)） （ 7）煤氣壓力 （絕），即 104= 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 23 （ 8）蒸汽進(jìn)口溫度 110oC（飽和） （ 9）蒸汽出口溫度 180oC（過熱） 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng)：（ 1）干煤氣熱焓 Q1=12571495=8823711 kJ/h （ 2）上行煤氣中水蒸氣的熱 Q2=12571= 11368684 kJ/h kJ/kg500oC 下水蒸氣熱焓 （ 3）飽和蒸汽帶入的物理熱 Q3=7982=21483553 kJ/h 式中 — 110oC 飽和蒸汽的熱焓 共計(jì) 41675948 kJ/h 出項(xiàng)：（ 4） 350oC 時(shí)上行煤氣熱值 350oC 各組分的熱容（ kcal/(m3 煤氣的平均溫度是 2350495? = oC 蒸汽平均體積 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 24 V=7982 110 180273 2273 ?? 136001= m3/s 初選蒸汽流速 16m/s。 圖一 過熱器管板管數(shù) 的確定 傳熱系數(shù)的計(jì)算 列管總截面積及 Re A=n4? d i2=199 = m2 水蒸汽質(zhì)量流速 G=798236001 = kg/m2hhoC) 所以： Pr= ??pc = 531 .3 9 1 0 2 .0 1 1 00 .0 2 7 9?? ? ?= 又 μ=105Pa 對? = id? = ? ?? = /(m2oC) （ 2）管內(nèi)傳熱系數(shù) ?內(nèi) 由于輻射傳熱系數(shù) 輻射? 對流? ，則 輻射? 可忽略 故 內(nèi)? = 對? =(m2s 按平方加和 法計(jì)算，混合煤氣的 黏 度如下： μ= iiiii MyMy ?? ? ? =( + + + + + + )/100 = i iyM?? =( + + +60 + + + )/100 = 所以 μ= =105PaoC) （ 4）上行煤氣混合熱容 下煤氣中各組分的熱容如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 H2S H2O kcal/(m3oC) 由于輻射傳熱系數(shù) 輻射? 對流? ，則 外? = 對? = W/(m2hoC)/W 查表知無縫鋼管導(dǎo)熱系數(shù) λ=(m 廢熱鍋爐的設(shè)計(jì) 廢熱鍋爐的作用及設(shè)計(jì)原則 由于在吹風(fēng)階段中，并沒有通蒸汽，吹風(fēng)氣所攜帶的熱量沒有在除塵過熱器中進(jìn)行交換，因此，這部分熱量主要在廢熱鍋爐中回收，此外，上行煤氣經(jīng)過過熱器的換熱后，在廢熱鍋爐進(jìn)一步換熱，同時(shí)，廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽，送往過熱器過熱后進(jìn)煤氣爐反應(yīng)。 熱量平衡 進(jìn)項(xiàng)：（ 1） 進(jìn)口 干吹風(fēng)氣熱焓 Q1=41871545= kJ/h （ 2） 進(jìn)口 吹風(fēng)氣中水汽熱焓 Q2=41871= kJ/h — 545 oC 下水汽熱焓 （ 3）軟水焓 Q3=30x= kJ/h 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 30 共計(jì) （ +） kJ/h 出項(xiàng)：（ 4） 出口 干吹風(fēng)氣焓 Q4=41871230=13954348 kJ/h （ 5）蒸汽焓 Q5=2704y kJ/h （ 6） 出口 吹風(fēng)氣中水汽焓 Q6=418712933= kJ/h 2933— 230 oC 下水汽熱焓 （ 7）排污水焓 Q7=502（ xy） kJ/h （ 8）熱損失 (取入熱的 3%) Q8=（ +） 3%=1092321+ 共計(jì) （ 16655449++2202y） kJ/h 平衡： + =16655449++2202y 即 +2202y =19755264 ① 總固體平衡 150x=2021(xy) 1850x2021y=0 ② 由 ① 和 ② 式得： x=8173 kg/h y=7560 kg/h 即：軟水加入量： 8173 kg/h 蒸 汽 產(chǎn)量： 7560 kg/h 排水量： 8173－ 7560=613 kg/h 爐體規(guī)格的確 定 采用火管式，列管六角形排列，管束間留十字形排污通道。 核算流速 u=ndV24?=2 3184 ??= m/s 結(jié)果與假設(shè)接近，可行。s=106PaoC) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 33 （ 5）吹風(fēng)氣的混合平均熱 容 下各組分氣體的熱容如下表： 成分 H2 CO CO2 CH4 O2 N2 H2S H2O kcal/(m3s103PaoC) 由于輻射傳熱系數(shù) 輻射? 對流? 所以 內(nèi)? = 對? = kcal/(m2h) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 34 外? = 368683 ?? =1716kcal/(m2h 換熱面積的計(jì)算應(yīng)先假定一個(gè)值，然后按照上面的方法進(jìn)行校驗(yàn)，若誤差較大，則重新假定，直至誤差在允許范圍內(nèi)。洗氣箱的水位必須對煤氣進(jìn)氣管實(shí)現(xiàn)液封，如此即可以除塵，還可以通過洗氣箱中水的蒸發(fā)降低煤氣的溫度，出洗氣箱的煤氣溫度為 75 oC。 已知條件 上行煤氣進(jìn)口溫度： 230oC 下行煤氣進(jìn)口溫度： 200oC 出洗氣箱氣體溫度： 75oC 冷卻水進(jìn)口溫度： 30oC 冷卻水出口溫度： 50oC 氣體出口壓力： 1000 mmH2O 進(jìn)出氣管規(guī)格： φ7206 mm 進(jìn)氣管液封高度： 100 mm 上行煤氣流量： 12571 Nm3/h 下行煤氣流量： 8015 Nm3/h 洗滌水用量： 1500 kg/h(設(shè)定 ) 洗氣箱直徑的確定 ? ? 02202 44 PdhdD i?? ?? 式中 D— 洗氣箱直徑， m； di— 進(jìn)氣管內(nèi)徑， m； do— 進(jìn)氣管外徑， m； h— 進(jìn)氣管水封高度， m； Po— 洗氣箱出口壓力， mH2O（ 1mH2O=）； 即 1)()(4 222 ?????? ?? 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